論文の概要: Quantum Krylov Subspace Diagonalization via Time Reversal Symmetries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22559v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 10:35:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.153863
• Title: Quantum Krylov Subspace Diagonalization via Time Reversal Symmetries
• Title（参考訳）: 時間反転対称性による量子クリロフ部分空間対角化
• Authors: Nicola Mariella, Enrique Rico, Adam Byrne, Sergiy Zhuk,
• Abstract要約: 我々はKrylov Time Reversal(KTR)と呼ばれる新しいプロトコルを導入する。 実数値のKrylov行列要素の復元が可能であり,回路深さを著しく低減できることを示す。 時間反転対称性を示すパラダイム的ハミルトニアンの数値シミュレーションにより,本手法の有効性を検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.562479170374811
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Krylov quantum diagonalization methods have emerged as a promising use case for quantum computers. However, many existing implementations rely on controlled operations, which pose challenges to near-term quantum hardware. We introduce a novel protocol, which we call Krylov Time Reversal (KTR), which avoids these bottlenecks by exploiting the time-reversal symmetry in Hamiltonian evolution. Using symmetric time dynamics, we show that it is possible to recover real-valued Krylov matrix elements, which significantly reduces the circuit depth and enhances compatibility with shallow quantum architectures. We validate our method through numerical simulations on paradigmatic Hamiltonians exhibiting time-reversal symmetry, including the transverse-field Ising model and a lattice gauge theory, demonstrating accurate spectral estimation and favorable circuit constructions.
• Abstract（参考訳）: クリロフ量子対角化法は量子コンピュータにとって有望なユースケースである。 しかし、既存の実装の多くは制御操作に依存しており、これは短期量子ハードウェアに課題をもたらす。 我々はKrylov Time Reversal (KTR)と呼ばれる新しいプロトコルを導入し、ハミルトン進化における時間反転対称性を利用してボトルネックを回避する。 対称時間力学を用いて実数値Krylov行列要素の復元が可能であることを示し,回路深さを著しく低減し,浅い量子アーキテクチャとの整合性を高める。 我々は,横場イジングモデルや格子ゲージ理論など,時間反転対称性を示すパラダイム的ハミルトニアンの数値シミュレーションにより本手法の有効性を検証し,正確なスペクトル推定と良好な回路構成を示す。

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